Принципиальные электрические схемы. 1. Составление схемы присоединения группы подстанций с трёхфазными трансформаторами к ЛЭП и к тяговой сети по заданной схеме присоединения одной подстанции.

Цель работы

1. Составление схемы присоединения группы подстанций с трёхфазными трансформаторами к ЛЭП и к тяговой сети по заданной схеме присоединения одной подстанции.

2. Составление схемы присоединения группы подстанций с однофазными трансформаторами, соединёнными в открытый треугольник, к ЛЭП и к тяговой сети по заданной схеме присоединения одной подстанции.

3. Измерение токов во внешней сети в рассмотренных схемах и определение коэффициента несимметрии.

4. Измерение токов во внешней сети при одинаковом включении трансформаторных подстанций с трёхфазными трансформаторами и определение коэффициента несимметрии.

5. Измерение токов во внешней сети при одинаковом включении трансформаторных подстанций с однофазными трансформаторами, соединёнными в открытый треугольник, определение коэффициента несимметрии.

 

Теоретическая часть

Отдельно взятая тяговая подстанция создаёт значительную несимметрию токов в питающей сети. Для уменьшения несимметрии тяговые подстанции включают так, чтобы группа подстанций создавала симметричную нагрузку в фазах питающей сети. При одностороннем питании такая группа состоит из трёх подстанций, при двухстороннем – из шести. Конечно, полная симметрия может быть достигнута только при одинаковой нагрузке всех подстанций, что на практике недостижимо. Пример подключения группы из трёх тяговых подстанций с трёхфазными трансформаторами показан на рис. 3.1, а схема с группами однофазных трансформаторов, соединённых в открытый треугольник, – на рис. 3.2. Эти схемы иногда называют схемами «встречного винта».

При составлении схемы с трёхфазными трансформаторами необходимо исходить из следующего:

1. Для единообразия на всех подстанциях к рельсовой цепи присоединяется вывод «с» обмоток НН трансформатора.

2. Схема включения первой подстанции к питающей сети и к контактной сети выбирается произвольно.

3. Схема присоединения второй и третьей подстанции составляется таким образом, чтобы, во-первых, наименее загруженные фазы тяговых подстанций присоединялись к различным фазам питающей сети. Во-вторых, на участок между двумя смежными подстанциями с двух сторон должны подаваться напряжения, совпадающие по фазе.

Если вывод «с» присоединён к рельсовой цепи, то наименее загруженной фазой является фаза В. Поэтому фаза В первичной обмотки трансформатора на трёх тяговых подстанциях присоединена к фазам В, С и А линии 110 кВ (см. рис. 3.1). На участок тяговой сети между левой и средней подстанциями подано напряжение пропорциональное фазному напряжению питающей сети UAN как от левой подстанции, так и от правой. Аналогично, на участок между средней и правой подстанциями с двух сторон подано напряжение, пропорциональное фазному напряжению − U_BN.

Аналогичные требования предъявляются и к схеме включения группы тяговых подстанций с однофазными трансформаторами, соединёнными в открытый треугольник (рис 3.2).

Во-первых, наиболее загруженные фазы трёх подстанций должны подключаться к разным фазам питающей сети. Такой фазой является фаза, общая для обоих однофазных трансформаторов. А во-вторых, на участок между двумя смежными подстанциями с двух сторон должны подаваться напряжения, совпадающие по фазе, также, как и в схеме с трёхфазными трансформаторами. Так на участок тяговой сети между левой и средней подстанциями подаётся с двух сторон напряжение, пропорциональное линейному напряжению питающей сети U_AB. На участок между средней и правой подстанциями подаётся напряжение, пропорциональное −U_CA.

 

Принципиальные электрические схемы

 

Рис. 1. Схема присоединения трёх тяговых подстанций с трёхфазными трансформаторами

 

Рис. 2. Схема одинакового (неправильного) присоединения трёх тяговых подстанций с трёхфазными трансформаторами

 

 

Рис. 3. Схема подключения трёх подстанций с однофазными трансформаторами, соединёнными в открытый треугольник

 

 

Рис. 4. Схема одинакового (неправильного) подключения трёх подстанций с однофазными трансформаторами, соединёнными в открытый треугольник

 

Таблица 1 – Токи, потребляемые от сети, их симметричные составляющие и коэффициенты несимметрии при различных схемах присоединения группы трёх тяговых подстанций

	Схема с трёхфазными трансформаторами	Схема одинакового присоединения трёхфазных трансформаторов	Схема с «открытым треугольником»	Схема одинакового присоединения «открытых треугольников»
IA,A
IB,A
IC,A
ΨA, град.
ΨB, град.
ΨC, град.
I1,A	214,365	185,69	177,209	166,233
I2,A	44,222	93,066	80,39	66,395
α = I2/ I1	0,206	0,501	0,454	0,399

Расчёт искомых величин

Расчёт симметричных составляющих и коэффициента несимметрии будем производить в Mathcad-программе, следуя указаниям Приложения в Руководстве по выполнению базовых экспериментов ЭСЖД1-ПЕТ РБЭ (969.1).

В качестве примера рассчитаем симметричные составляющие и коэффициент несимметрии для схемы с трёхфазными трансформаторами.

Зададим потребляемые от сети токи, полученные в результате экспериментальных измерений:

Рассчитаем углы с помощью теоремы косинусов:

 

Найдём начальные фазы и длины векторов токов для построения их диаграмм:

Рассчитаем несимметричные составляющие токов прямого и обратного следования фаз соответственно:

Определим коэффициент несимметрии для данного случая:

Расчёт для других схем подключения группы тяговых подстанций к внешней сети будем вести аналогично. Полученные значения искомых величин занесём в табл. 1.